1.3 电阻元件

电阻元件（Resistor，又称电阻）是从实际电阻器中抽象出来的模型，反映元件材料的电阻特性。实际生活中常见的白炽灯泡、电热丝等均可模型为电阻器。在电路中工作时要消耗电能，并将电能不可逆地转换成热能、光能等。

电阻元件的电路图形符号是一个矩形框，文字符号是大写的斜体字母R，如图1.3.1（a）所示。

电阻按照它的电压-电流关系分为线性电阻（Linear Resistor）和非线性电阻（Nonlinear Resistor）。线性电阻元件在电压与电流参考方向关联时，电压与电流之间满足欧姆定律（Ohm's Law），见式（1.3.1）。本章所用的都是线性电阻元件。

电阻的国际单位是欧姆（Ω），大小是电阻伏安特性曲线的斜率，常用的还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）。若线性电阻元件在电压与电流参考方向非关联时，则欧姆定律为u=-Ri。

电阻的倒数称为电导（Conductance），用大写斜体字母G表示，欧姆定律见式（1.3.2），单位为西门子（S）。

元件的电压与电流之间的关系称为伏安关系（Volt Ampere Relation，VAR），记忆元件是输入信号撤离后，元件依然保持输入信号的信息，而电阻某一瞬时电压仅与该时刻的电流有关，所以电阻是无记忆元件。根据欧姆定律，线性电阻元件的伏安特性是过原点的一条直线，如图1.3.1（b）所示。

线性电阻元件有两个特殊情况——开路和短路。当电阻元件上的电流恒等于零时，即R→∞，称为开路，如图 1.3.1（c）所示；当电阻元件上的电压恒等于零时，即R→0，称为短路，如图1.3.1（d）所示。

电阻按阻值类型可分为固定式和可调式两种，大多数阻值是固定的。目前采用丝网印刷法印在基板上制成的片式电阻应用越来越广泛，其耐潮湿和高温，温度系数小，可大大节约电路空间，使设计更精细化。

线性电阻元件的功率P 在电压和电流的关联参考方向下，见式（1.3.3）。

若R和G是正实数，则功率P为正值，说明电阻元件消耗能量，吸收功率。

【例1.3.1】已知图1.3.2中U=-6V， I=2A，求电阻R。

解：由于电阻的电压、电流参考方向非关联，因此。

上式中第1个负号表示电压与电流参考方向非关联。（-6）表示在电压参考方向下，电压的代数值为负数，即电压实际方向与参考方向相反。

电阻器在电路中常用作电压调整（通过串联分压实现）、电流调整（通过并联分流或串联限流实现）和负载电阻（替代负载，等效负载对电能的消耗）。实际应用中，选用电阻器，需要考虑如下主要参数：标称阻值（电阻器上标出的名义阻值）、容许偏差（实际阻值与标称阻值的偏差）、额定功率（电阻可以耗散的最大功率）等。

（1）标称阻值与容许偏差。

为了便于生产和使用，国家统一规定了一系列阻值作为电阻器（电位器）阻值的标准值，这一系列阻值叫作电阻的标称阻值。实际阻值与标称阻值存在偏差，这个偏差与标称阻值的百分比称为容许偏差，简称容差。容许偏差越小，电阻的精度就越高，价格就越贵。随着电子设备小型化发展趋势，贴片电阻被广泛应用。标称阻值是按系列来确定的，各系列是由电阻的容差来划分的（容差越小，阻值划分得越多），其中最常用的是 E-24（电阻值的容差为±5%），其阻值容差有4级：F级，±l%；G级，±2%；J级，±5%；K级，±10%。

（2）额定功率。

额定功率是指一个电阻可以耗散的最大功率。通常额定功率有1/20W、1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W等。